聚(ju)合(he)氯(lv)化鋁(lv)(lv)是當前應用最廣泛的(de)(de)(de)絮凝(ning)(ning)(ning)劑(ji)(ji)(ji)之一(yi)[1-5]。在(zai)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)過(guo)程(cheng)中(zhong)使(shi)用聚(ju)合(he)氯(lv)化鋁(lv)(lv)作為(wei)(wei)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)劑(ji)(ji)(ji)，混(hun)凝(ning)(ning)(ning)效(xiao)果雖然很(hen)好，但(dan)在(zai)后續(xu)的(de)(de)(de)污(wu)泥處理(li)過(guo)程(cheng)中(zhong)由于污(wu)泥中(zhong)存在(zai)氫氧化鋁(lv)(lv)，其脫(tuo)水(shui)性不是很(hen)好。有關(guan)研(yan)究表明，鈣(gai)(gai)離(li)(li)子(zi)具有良(liang)好的(de)(de)(de)脫(tuo)水(shui)性能(neng)(neng)，因而在(zai)聚(ju)合(he)氯(lv)化鋁(lv)(lv)中(zhong)引進鈣(gai)(gai)離(li)(li)子(zi)，研(yan)制一(yi)種新型高(gao)(gao)效(xiao)的(de)(de)(de)無機高(gao)(gao)分子(zi)絮凝(ning)(ning)(ning)劑(ji)(ji)(ji)，增強(qiang)混(hun)凝(ning)(ning)(ning)效(xiao)果和污(wu)泥脫(tuo)水(shui)性能(neng)(neng)具有重(zhong)要的(de)(de)(de)意義。本工(gong)作以(yi)氧化鋁(lv)(lv)和碳酸鈣(gai)(gai)為(wei)(wei)原料制備了新型的(de)(de)(de)無機高(gao)(gao)效(xiao)水(shui)處理(li)劑(ji)(ji)(ji)聚(ju)合(he)氯(lv)化鋁(lv)(lv)鈣(gai)(gai)，對合(he)成條件進行了研(yan)究，確定了最佳的(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)參數(shu)。

l 實驗部分

1．1 試劑和儀器

試劑：氧化鋁，碳酸鈣，鹽(yan)酸，皆為工業純。

儀器：馬(ma)弗爐(lu)，沈陽電(dian)爐(lu)廠(chang)；坩堝，沈陽陶瓷廠(chang)；加(jia)熱套，河北省黃(huang)驊市新興電(dian)器廠(chang)；電(dian)磁攪拌器，江(jiang)蘇(su)金壇榮(rong)華儀器制(zhi)造有(you)限公司；JJ一(yi)1精密定(ding)時電(dian)動

攪拌器(qi)；三口燒瓶(500 mL)和冷凝(ning)管，沈陽玻璃儀器(qi)廠；污(wu)泥比阻(zu)測定儀。自制(zhi)。

1．2 反應原理

氧化(hua)鋁(lv)和碳酸(suan)(suan)鈣(gai)于高溫條件下反應生(sheng)成(cheng)的鋁(lv)酸(suan)(suan)鈣(gai)在鹽酸(suan)(suan)中溶解后，在一定pH條件下聚合(he)生(sheng)成(cheng)聚合(he)氯化(hua)鋁(lv)鈣(gai)，干燥后得到固體產(chan)品，主要反應為：

1．3 合成工藝

聚合(he)氯化鋁鈣的合(he)成工藝如(ru)圖1所(suo)示。取一定量(liang)的氧化鋁和碳酸鈣混合(he)勻，放入(ru)坩堝中(zhong)，置馬(ma)弗爐中(zhong)高溫下焙燒一定時間(jian)，冷卻(que)(que)，研磨后(hou)放入(ru)三口(kou)燒瓶中(zhong)，加入(ru)酸，在加熱條件下使(shi)其溶解，冷卻(que)(que)后(hou)，過(guo)濾，再聚合(he)、烘干，最后(hou)得到產品。

1．4 產(chan)品(pin)分析方法

產(chan)品主要性(xing)能參(can)照工業(ye)聚合氯化鋁的性(xing)能指標，產(chan)品中氧化鋁的質量分(fen)數(shu)和鈣的質量分(fen)數(shu)用EDTA絡合滴(di)(di)定(ding)法測(ce)定(ding)，鹽基(ji)度用氫氧化鈉溶液滴(di)(di)定(ding)[7-8]。

2 結果與討論

2．1 焙燒(shao)溫度對聚(ju)合(he)氯化(hua)鋁鈣(gai)性能的影響

將12 g氧(yang)化(hua)鋁(lv)與8 g碳酸(suan)鈣混合均勻，于馬弗爐(lu)中(zhong)在不同高溫條(tiao)件(jian)下焙(bei)燒數小(xiao)時(shi)后，得到鋁(lv)酸(suan)鈣。

將(jiang)所得鋁酸(suan)鈣碾(nian)成(cheng)粉末，稱取10 g，加入70 mL鹽(yan)酸(suan)，沸騰蒸(zheng)餾數(shu)小(xiao)時，經冷卻后過濾，結晶(jing)得到聚合氯化(hua)鋁鈣固體(ti)產(chan)品(pin)。取一定量的(de)固體(ti)產(chan)品(pin)溶解后測(ce)定氧化(hua)鋁含量、鈣含量、鹽(yan)基(ji)度。結果見(jian)圖2。

由圖2可見，氧化鋁(lv)含(han)量(liang)隨焙(bei)(bei)(bei)燒溫(wen)度的增(zeng)加(jia)而(er)(er)增(zeng)大(da)；鈣含(han)量(liang)隨焙(bei)(bei)(bei)燒溫(wen)度的增(zeng)加(jia)而(er)(er)減(jian)小；鹽基度在初始(shi)階段隨焙(bei)(bei)(bei)燒溫(wen)度的增(zeng)加(jia)而(er)(er)增(zeng)大(da)，但超過1 200℃ 以后變(bian)化不大(da)。而(er)(er)且在高溫(wen)條件下消耗較多的能量(liang)，對設備的要求高，因而(er)(er)確(que)定適宜的焙(bei)(bei)(bei)燒溫(wen)度為1 200℃ 。

2．2 鹽酸(suan)加入(ru)量對聚合氯化鋁鈣性能的影響

固定焙燒溫度1 200℃ ，其它(ta)條件同(tong)第2．1節，考察鹽(yan)酸加入量對產品(pin)性能的影(ying)響，結果見圖3。

由(you)圖3可見(jian)，隨鹽酸(suan)加(jia)入量(liang)的增(zeng)加(jia)，氧化(hua)鋁(lv)含(han)(han)量(liang)隨之增(zeng)大，當(dang)鹽酸(suan)加(jia)入量(liang)為70 mL時氧化(hua)鋁(lv)含(han)(han)量(liang)達到最大值(zhi)，鹽酸(suan)加(jia)入量(liang)再增(zeng)加(jia)時，氧化(hua)鋁(lv)含(han)(han)量(liang)減小。

隨鹽(yan)酸加入量的增(zeng)加，鹽(yan)基度(du)先增(zeng)加，然后逐漸減小。綜合考慮(lv)，確定適宜的鹽(yan)酸加入量為70 mL。

2．3 酸溶時間對聚合氯化鋁鈣性能的影(ying)響

固定鹽酸(suan)加入(ru)量70 mL，其它條件同(tong)第2．2節，考察酸(suan)溶時間對產品性(xing)能的影響(xiang)，結果見圖4。

由圖4可以(yi)看出，隨著酸(suan)溶時(shi)(shi)(shi)間的延長，氧(yang)化(hua)鋁含(han)量增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，但(dan)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)速度緩慢(man)，最后氧(yang)化(hua)鋁的含(han)量基(ji)(ji)本(ben)穩定。鹽基(ji)(ji)度在開始(shi)一(yi)段時(shi)(shi)(shi)間內增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，但(dan)反(fan)應3h時(shi)(shi)(shi)，聚合(he)氯化(hua)鋁鈣已經聚合(he)到(dao)一(yi)定程度，當反(fan)應時(shi)(shi)(shi)間再延長時(shi)(shi)(shi)鹽基(ji)(ji)度不再增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，反(fan)而減小。酸(suan)溶適宜(yi)的時(shi)(shi)(shi)間為(wei)3 h。

2．4 反(fan)應物配比對產品(pin)性能(neng)的(de)影響

將氧化(hua)鋁與碳酸鈣按不同的(de)質量比混合均勻(yun)，其它條件同第2．3節，考察反(fan)應物配比對(dui)產品(pin)性能的(de)影響，結果見(jian)圖(tu)5。 

由圖(tu)5可見，隨(sui)著(zhu)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁加(jia)入量(liang)(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)，產品(pin)中氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)也隨(sui)之增(zeng)加(jia)，但(dan)增(zeng)加(jia)幅度不是很大。因為加(jia)入的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁多了，所以酸溶時(shi)溶出的(de)(de)(de)Al”就隨(sui)之增(zeng)多。隨(sui)著(zhu)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁加(jia)入量(liang)(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)，鹽(yan)基度先增(zeng)大后減小(xiao)，在氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)分(fen)數為60% 時(shi)有最大的(de)(de)(de)鹽(yan)基度；當(dang)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁的(de)(de)(de)質量(liang)(liang)分(fen)數繼續(xu)增(zeng)大時(shi)，鹽(yan)基度反而減小(xiao)。因此，確定氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)鋁與碳酸鈣適宜的(de)(de)(de)配比(bi)為3：2(質量(liang)(liang)比(bi))。

 2．5 與工(gong)業聚合氯化鋁混凝(ning)性能的對比

以(yi)某(mou)鋼鐵廠的(de)煤(mei)氣(qi)洗滌水為研(yan)究對象，以(yi)工(gong)業聚(ju)(ju)合氯(lv)化(hua)鋁(lv)(lv)和(he)自制的(de)聚(ju)(ju)合氯(lv)化(hua)鋁(lv)(lv)鈣為混凝劑做對比實驗。取(qu)300 mL水樣(yang)，分(fen)別投加相同濃度(質量(liang)分(fen)數為5%)、不(bu)同量(liang)的(de)聚(ju)(ju)合氯(lv)化(hua)鋁(lv)(lv)鈣和(he)工(gong)業聚(ju)(ju)合氯(lv)化(hua)鋁(lv)(lv)，攪拌(ban)，再加等量(liang)的(de)聚(ju)(ju)丙烯酰(xian)胺(質量(liang)分(fen)數為0．1%)0．15 mL，攪拌(ban)，靜止沉降15 min后(hou)，用重(zhong)量(liang)法測定處(chu)理后(hou)水樣(yang)上清液中懸浮物的(de)含量(liang)，結果見表1。

由(you)表1可(ke)(ke)見，在混(hun)(hun)凝(ning)劑(ji)加入(ru)量相(xiang)同的(de)(de)(de)條件下，用合(he)(he)(he)成的(de)(de)(de)聚(ju)合(he)(he)(he)氯(lv)化(hua)鋁(lv)(lv)鈣(gai)比(bi)用工業(ye)(ye)(ye)聚(ju)合(he)(he)(he)氯(lv)化(hua)鋁(lv)(lv)處(chu)理鋼鐵(tie)廠的(de)(de)(de)煤(mei)氣洗滌水(shui)的(de)(de)(de)效果要(yao)好，懸浮(fu)物的(de)(de)(de)去除率高(gao)。通(tong)過測定可(ke)(ke)知(zhi)，用工業(ye)(ye)(ye)聚(ju)合(he)(he)(he)氯(lv)化(hua)鋁(lv)(lv)作為混(hun)(hun)凝(ning)劑(ji)的(de)(de)(de)污(wu)泥比(bi)阻(zu)為4．1×10 m/kg，用合(he)(he)(he)成的(de)(de)(de)聚(ju)合(he)(he)(he)氯(lv)化(hua)鋁(lv)(lv)鈣(gai)作為混(hun)(hun)凝(ning)劑(ji)的(de)(de)(de)污(wu)泥比(bi)阻(zu)為6．I×10?m/kg，聚(ju)合(he)(he)(he)氯(lv)化(hua)鋁(lv)(lv)鈣(gai)作為混(hun)(hun)凝(ning)劑(ji)的(de)(de)(de)污(wu)泥的(de)(de)(de)脫(tuo)水(shui)性(xing)能(neng)優于工業(ye)(ye)(ye)聚(ju)合(he)(he)(he)氯(lv)化(hua)鋁(lv)(lv)。

3 結論

a)提高(gao)反(fan)應溫度有利于聚合氯化鋁鈣產品的生(sheng)成，溫度越(yue)高(gao)，產品的性能越(yue)好，確定焙燒溫度為(wei)1 200 oc。

b)反應物中(zhong)氧化鋁與碳酸鈣的質量(liang)比為3：2、酸溶(rong)時(shi)間為3 h、在10 g鋁酸鈣粉(fen)末(mo)中(zhong)鹽酸的加入量(liang)為70 mL時(shi)，產品的性能最好(hao)。

C)實(shi)驗室(shi)實(shi)驗證(zheng)明(ming)，在(zai)相同的(de)加藥(yao)量時，合(he)(he)成的(de)聚(ju)合(he)(he)氯化鋁鈣的(de)混(hun)凝性(xing)能(neng)優于工(gong)業聚(ju)合(he)(he)氯化鋁；其污泥脫水性(xing)能(neng)比工(gong)業聚(ju)合(he)(he)氯化鋁好。

參考文獻
1 常青．水處理絮凝學．北京：化學工業出版社，2003
2 Scriven R J．The impact of physico—chemical water treat—ment On a novel flotation/filtration process． W ater Sci Technol，1999．39(10～11)：211～215
3 劉文彬．液體聚合氯化鋁使用條件初探．工業水處理，1998，18(2)：11～14
4 湯鴻宵，欒兆坤．聚合氯化鋁與傳統混凝劑的凝聚一絮凝行為差異．環境化學，1997，16(6)：497～505
5 湯鴻宵．無機高分子絮凝劑的基礎研究．環境化學，1990，9(3)：1～3
6 蘇永渤，張秀娟．石灰在煤泥水混凝中的作用機理．東北大學學報，1998，19(2)：215～217
7 GB15892-1995，中華人民共和國國家標準
8 武漢大學．分析化學實驗．北京：高等教育出版社，2002
 
 

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章